JPS61233133A - パワ−シヨベルの作業機制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はマスタ・スレーブ方式でパワーショベルを制御
するようＫしたバワーシ１ベルの作業機制御装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、マスタースレーブ方式をパワーショベルの操作レ
バーと作業機に適用してパワーショベルの作業機を制御
するようにした装置がある（％開昭４９−３２０９７）
。

このマスタースレーブ方式によれは、パワーショベルの
作業機と相似形のマスター（操作レバー）を操作するこ
とにより、マスターの動作と相似の動作をスレーブ（作
業機）に行なわせることができ、未熟練のオペレータで
もはとんど練習なしに複雑な作業を行なうことができる
という利点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記マスタースレーブ方式テもバケット
の掘削抵抗が増大しないように常にバケット姿勢を考慮
しながらマスター操作をしなければならす、煩雑であっ
た。

不発明は上記実情に鑑みてなされたもので、ブームおよ
びアームの動作のみマスタースレーブ方式で教示し、バ
ケットは掘削抵抗の小さい適宜の姿勢になるように自動
制御することができるパワーショベルの作業機制御装置
を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明によ
れば、パワーショベルのブームおよびアームとほば相似
形の操作レバーを設け、この操作レバーによりバケット
ビンの位置を教示してブームおよびアームをマスタース
レーブ方式で制御するようにし、またバケットビンの進
行方向とバケツ）ｇ板の方向とのなす掘削角を検出し、
この掘削角が１１１！削抵抗の小さい所定の範囲内とな
るようにバケットを回動制御するようにしている。

ｃ笑施例〕 以下、本発明を添付図面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明によるパワーショベルの作業機制御装置
の一実施例を示すブロック図である。

同図において、操作レバー１ｏはパワー７目ヘルのブー
ムおよびアーム（スレーブ）と相似形のマスターレバー
であり、このレバーのフ゛−ムビンおよびバケットビン
に対応する回動部にはそれぞれ回転計１および２が設け
られている。

これらの回転計１および２は操作レバー１０の操作に応
じてそれぞれブーム角αおよびアーム角β（！４図参照
）を指示する信号α１およびβ１を出力する。なお、オ
ペレータはバケットビンに相当する操作レバー１０の把
持部１０ｍを持って、バケットビンが所望の軌跡を通る
ように、該軌跡と相似の軌跡を描くように操作レバー１
０を操作する。また、前記ブーム角αおよびアーム角β
を指示する信号は、バケットビンの位置を指示する信号
と等価であることはいうまでもない。

回転計３，４および５はそれぞれブーム、アームおよび
バケットの各作業機の実際のアーム角α、ブーム角β、
バケット角ｒを示す信号へ、β１およびγ鴬を出力する
。また、傾斜計６はパワーショベルの前後方向の傾斜角
δを示す信号δ懺を出力する（第４図参照）。

ここで、ブームおよびアームはそれぞれ回転計１および
２によって指示されたブーム角およびアーム角を目標値
として、作業機の実際のブーム角およびアーム角がその
目標値と一致するように制御される。

丁なわち、減算器７はブーム角指示信号α１と実際のブ
ーム角信号α、との偏差をとり、その差信号をそれぞれ
符号判別回路１１および絶対値検出回路１２に加える。

符号判別回路１１は入力信号の符号判別を行ない、ブー
ムシリンダ６１に流す圧油の方向を示す信号をリレース
イッチ２０に出力し、絶対値検出回路１２は入力信号の
絶対値をとり、ブームシリンダ６１に流す圧油の流量を
示す信号をコントロールアンプ２１に出力する。

リレースイッチ２ｏは上記圧油の方向を示す信号により
て適宜作動し、ブームシリンダ６１を駆動制御する油圧
回路３ｏにおける電磁切換弁を切り換えるための信号を
出方する。また、コントロールアンプ２１は上記圧油の
流量を示す信号を適宜増〜し、これを油圧回路３ｏの比
例流量制御弁を構成する１磁比例切換弁のソレノイドに
加える。

ここで、上記油圧回路３ｏの詳細について説明する。第
４図は油圧回路３ｏの詳細例を示すもので、この油圧回
路３ｏはポンプ３１、電磁切換弁３２、電磁比例切換弁
３３、減圧形圧カ補°償弁３４、リターンフィルタ３５
、オイルクー２３６、メインリリーフ弁３７および安全
弁３８．３９から構成されている。

電磁切換弁３２はブームシリンダ６１への圧油の流す方
向を切り換えるもので、ソレノイド３２ｍかリレースイ
ッチ２ｏからの信号にょって付勢されると位ｇｔｌに切
り婢えられ、ブームシリンダ６１を伸張する方向に圧油
を供給し、ソレノイド３２ｂがリレースイッチ２０から
の信号によって付勢されると位置■に切り換えられ、ブ
ームシリンダ６１を縮退する方向に圧油を供給する。ま
た、ソレノイド３２ｍ、３２ｂがいずれも付勢されない
ときには復帰用スプリングによっ【中立位ａｍｉｎに切
り換えられブームシリンダ６１の圧油の流出入はなくな
る。

−万、電磁比例切換弁３３と減圧膨圧力補償弁３４は比
例流量制御弁を構成し、コントロールアンプ２１からの
信号によって電磁比例切換弁３３のスプール位置が制御
され、ブームシリンダ６１に流出入する圧油の流量を制
御する。

このようにしてリレースイッチ２０およびコントロール
アンプ２１の出力によって制御される油圧回路３０はブ
ームシリンダ６１の伸縮を制御する。そして、ブームシ
リンダ６１の伸縮ニヨリブームは、操作レバー１０のブ
ーム角と一致するように、すなわち回転計３の出力α、
が目標値α１に一致するように制御される。

また、アームの制御も上記プームの制御と同様にして行
なわれる。すなわち、操作レバー１０によるアーム角指
令信号β１は、減算器８に、より実際のアーム角信号β
、との偏差がとられ、この偏差がＯＫなるようにアーム
シリンダ６２、すなわちアームの回動が制御される。な
お、符号判別回路１３、絶対値検出回路１４、リレース
イッチ２２、コントロールアンプ２３および油圧回路４
０は上記ブームに関するものと同一のため詳細な説明は
省略する。

次に、バケットの制御について説明する。

回転計１〜５および傾斜計６の各出力信号は、Ａ　／　
Ｄ変換器７１〜７６を介して演算処理回路８０に加えら
れる。演算処理回路８０は、これらの入力信号に基づき
バケットの掘削抵抗が大きくならないようにバケットを
自動側−するための信号、すなわちバケットシリンダ６
３に流す圧油の方向を示す信号および該圧油の流量を示
す信号を算出し、これらの信号をそれぞｔリレースイッ
チ２４およびＤ／Ａ変換器９０を介してコントロールア
ンプ２５に加えるようにしている。なお、リレースイッ
チ２４、コントロールアンプ２５および油圧回路５０は
ブームに関するものと同一のため、詳細な説明は省略す
る。

次に、本装置の動作を上記演算処理回路８０の処理内容
とともに第３図に示す７０−チャートを参照しながら詳
述する。

掘削開始ボタンが押されると本発明！ｉ＆に係る制御１
ｌＩｌ動作が可能となる。ここで、まずマスターの操作
レバー１０を掘６り方向に移動させると、操作レバー１
０に設けられた回転計１および２はそれぞれ回動すべき
ブーム角およびアーム角を指示する信号、すなわちバケ
ットピンの位置に対応した信号を出力す（ステップ１０
０）。

ステップ１０１では上記バケットピンの指示位置とステ
ップ１０１′におい″′Ｃ％作業機の回転角に基づいて
検出されるバケットピンの現在位置とから、ブームシリ
ンダ６１およびアームシリンダ６２を伸縮させて、バケ
ットピンを上記指示位置に移動させる。なお、この詳細
は前述した通りである。

一方、ステップ１０２では、バケットの姿勢を制御する
ために、まずバケットの掘削角Ｔを求める。この掘ＰＡ
１１角Ｔの算出に際し、まずバケット刃先の直線部分の
絶対′ｐ４０、すなわちバケット底板の方間を求める（
８ｇ４図参照）。この絶対角θは、第４図からも明らか
なようにパワーシ１ベルの傾斜角δ、ブーム角α、アー
ム角βおよびバケット角γの関ａｔ＜δ、α、β。

γ）として求めることができる。次に、バケットピンの
進行方向と水平面との角φを求める。

この角φは、第５図に示すようにバケットピンの現在位
＆（Ｘ−Ｙ’）と操作レバー１０によつ【指示されたバ
ケットピンの位ｔ（Ｘ、Ｙ）とから、次式 ％式％（１） によって求めることができる。いま、第５図に示すよう
にバケットの姿勢を変えずにバケットピンな移動させた
場合、上記第（１）式によって算出される角φは、バケ
ット刃先の進行方向と水平面とのなす角にはかならない
。したがって、バケットの掘削角Ｔ、すなわちバケット
刃先の進行方向とバケット底板とのなす角は、次式、Ｔ
＝θ−φ によって求めることができる。なお、この掘削角Ｔはバ
ケットの掘削抵抗を表わすパラメータであり、バケット
の姿勢はこの掘削角ＴＫかかわるバケットの掘削抵抗を
低減するように制御するようにすれはよい。

次に、掘削角ＴがＴ≧Ｏｕか否かを判別する（ステラ７
１０３　）。掘削角ＴがＴｉＯ２のときには続いてＴ≦
１０°か否かを判別する（ステップ１０４）。ここで、
掘削角ＴがＴ≦１０°のとき、すなわち０≦Ｔ≦１０６
のときにはバケットの姿勢は修正しない。一方、掘削角
ＴがＴ＞１０”のときＫは更に掘削角ＴかＴ≦３０’か
否かを判別しくステップ１０５）、掘削角ＴがＴ≦３０
゜のとき、すなわち１０°くＴ≦３０°のときにはバケ
ットの姿勢を小さく修正する（ステップ１０６）。

もち論、この修正は掘ｆ４１１角Ｔを小さくする方向の
修正である。また、ｍ　Ｐｉ１ｊ角ＴがＴ＞３０’のと
きＫはバケットの姿勢を大きく修正する（ステップ１０
７）。

一万、ステップ１０３におい【、掘８１」角ＴがＴ＜０
のときには、その掘削角ＴがＴ≧−１０’か台かを判別
する（ステップ１０８）。なお、掘削角ＴがＴく０のと
き＆Ｃはバケット底板がすでに！１ＩＩｌ制した掘削面
に衝突（干渉）することを意味し、この場合はＴ＞００
ときに比べて掘削抵抗が著しく増大する。

掘削角ＴがＴ≧−１０°のとき、すなわち−１０’≦Ｔ
＜０６のときにはバケットの姿勢を小さく修正する（ス
テップ１０９）。この修正方向はステップ１０６および
１０７における修正方向とは逆方向である。また、掘Ａ
ｌｌ角ＴがＴ＜−１０’のときには、操作レバー１０の
動きにブレーキをかける（ステップ１１０）。

この場合、第１図に示す操作レバー１０のシリンダ１０
ｍおよび１０ｂｔＣよって操作レバー１０に負荷をかけ
ることが考えられる。例えは、シリンダの２つの油室な
流路な遮断できる電磁弁を介して接続し、上記ブレーキ
をかける場合にこの電磁弁を動作させるよ５にすればよ
い。

また、このｔｆｉｉ弁に替えて可変絞りを設け、上記掘
削角Ｔに応じて、あるいは別途負荷状態（例えはエンジ
ン回転数等）を検出して、作業機の負荷に対応する負荷
を操作レバー１０にかけることもできる。

次Ｋ、バケットピンが移動するとそれにつれテバケット
の姿勢も変化するが、ステップ１１１ではこのバケット
ビンの移動に伴なうバケット姿勢の薫化分を修正する。

このようにしてバケットの姿勢を修正することにより、
バケット姿勢す掘削抵抗の小さい適切な姿勢に保持する
ことかできる。

なお、掘６ｕ角Ｔに応じてバケットの姿勢を修正する態
様は上記実施例に限らす種々のものが考えられる。要は
、ＩＩＩ　Ａｌｌ角Ｔ４Ｃ基づいてバヶ。

ト姿勢を掘削抵抗の小さい適切な姿勢に修正し得るもの
であれはいかなるものでもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、マスター・スレー
ブ方式でバケットビンの位置のみを指示するだけで、掘
削抵抗の小さい適切なバケット姿勢を保持して所望の！
ＪＩＩル」を笑顔することかでき、パワーショベルの作
業機制御が極めて簡便となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は不発明によるパワーショベルの作業機制御ｆｃ
置の一笑施例な示すブロック図、第２図は第１図の油圧
回路の詳細を示す回路図、第３図は本発明装置の処理内
容な示すフローチャート、第４図および第５図はそれぞ
れ不発明におい【用いられる各楠角度を説明するために
用いた図である。 １〜５・・・回転計、６・・・傾斜計、７．８・・・減
算器、１０・・・操作レバー、１１．１３・・・符号判
別回路、１２．１４・・・絶対値回路、２０，２２゜２
４・・・リレースイッチ、２１，２３，２５・・・コン
トロールアンプ、３０，４０．５０・・・油圧回路、６
１・・・ブームシリンダ、６２・・・アームシリンダ、
６３・・・バケットシリンダ、８０・・・演算処理回路
。 第２図 アームラリ；γ ζｌ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. パワーショベルのブームおよびアームとほぼ相似形で、
   バケットピンの位置を指示する操作レバーと、バケット
   底板の方向を検出する手段と、バケットピンの進行方向
   を検出する手段と、前記検出したバケット底板の方向と
   バケットピンの進行方向とからバケットの掘削角を検出
   する掘削角検出手段と、バケットピンの位置を前記操作
   レバーによって指示された位置に移動させるためのブー
   ムおよびアームの各回動指令を出力する第１の指令出力
   手段と、前記掘削角検出手段によって検出された掘削角
   に基づいて掘削抵抗の小さいバケット姿勢となるように
   バケットの回動指令を出力する第２の指令出力手段と、
   前記第１および第２の指令出力手段の出力に基づいてブ
   ーム、アームおよびバケットをそれぞれ回動制御する駆
   動手段とを具えたパワーショベルの作業機制御装置。